感光高分子材料.pptx
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1、感光高分子材料现在学习的是第1页,共58页感光性高分子:指在感光性高分子:指在吸收光能吸收光能后,能在分子内或分子间产生后,能在分子内或分子间产生化学、物理变化化学、物理变化的一类功能高分子材料,而且这种变化发生后,材料的一类功能高分子材料,而且这种变化发生后,材料将将输出其特有的功能输出其特有的功能。1 1、概、概 述述一、简介一、简介现在学习的是第2页,共58页从广义上讲,按其输出功能,感光性高分子包括从广义上讲,按其输出功能,感光性高分子包括光导电材料、光电转换材料、光能储存材料、光记光导电材料、光电转换材料、光能储存材料、光记录材料、光致变色材料和光致抗蚀材料录材料、光致变色材料和光致
2、抗蚀材料等。等。1 1、概、概 述述一、简介一、简介现在学习的是第3页,共58页感光性高分子作为功能高分子材料的一个重要分支,感光性高分子作为功能高分子材料的一个重要分支,在在19541954年由年由美国柯达公司的美国柯达公司的MinskMinsk等人开发,其将等人开发,其将聚乙烯醇肉桂酸酯聚乙烯醇肉桂酸酯成功应用于成功应用于印刷制版印刷制版后,感光高分子材料在理论研究和推广应用方面都取后,感光高分子材料在理论研究和推广应用方面都取得了很大的进展。得了很大的进展。1 1、概、概 述述一、简介一、简介现在学习的是第4页,共58页开发比较成熟并有实用价值的感光性高分子材料主要开发比较成熟并有实用价
3、值的感光性高分子材料主要是指是指光致抗蚀材料和光致诱蚀材料光致抗蚀材料和光致诱蚀材料,产品包括,产品包括光刻胶、光固化粘合剂、感光油墨、感光涂料光刻胶、光固化粘合剂、感光油墨、感光涂料等,应用领域已从电子、印刷、精细化工等领域扩大到等,应用领域已从电子、印刷、精细化工等领域扩大到塑料、纤维、医疗、生化和农业等方面。塑料、纤维、医疗、生化和农业等方面。1 1、概、概 述述一、简介一、简介现在学习的是第5页,共58页感光性高分子:感光性高分子:由由高分子化合物与增感剂混合高分子化合物与增感剂混合而成,而成,它们的组分除了高分子化合物和增感剂外,还包括溶剂它们的组分除了高分子化合物和增感剂外,还包括
4、溶剂和添加剂(如增塑剂和颜料等)。和添加剂(如增塑剂和颜料等)。2 2、重要的感光性高分子、重要的感光性高分子一、增感剂一、增感剂现在学习的是第6页,共58页增感剂可分为两大类:增感剂可分为两大类:无机增感剂和有机增感剂。无机增感剂和有机增感剂。无机增感剂代表:重铬酸盐类;无机增感剂代表:重铬酸盐类;有机增感剂:主要有芳香族重氮化合物,芳香族叠氮化有机增感剂:主要有芳香族重氮化合物,芳香族叠氮化合物和有机卤化物合物和有机卤化物等。等。2 2、重要的感光性高分子、重要的感光性高分子一、增感剂一、增感剂现在学习的是第7页,共58页光固化的反应机理:光固化的反应机理:在供氢体(如聚乙烯醇)的存在下,
5、在供氢体(如聚乙烯醇)的存在下,六价铬吸收光后还原成三价铬六价铬吸收光后还原成三价铬,而供氢体放出氢气生成酮结构。,而供氢体放出氢气生成酮结构。一、增感剂一、增感剂(1 1)重铬酸盐)重铬酸盐 亲水性高分子亲水性高分子现在学习的是第8页,共58页三价铬三价铬与具有酮结构的与具有酮结构的PVAPVA配位形成交联固化结构配位形成交联固化结构,完成反应。,完成反应。一、增感剂一、增感剂(1 1)重铬酸盐)重铬酸盐 亲水性高分子亲水性高分子现在学习的是第9页,共58页在重铬酸盐水溶液中,在重铬酸盐水溶液中,CrVICrVI能以重铬酸离子能以重铬酸离子(Cr(Cr2 2O O7 72-2-)、酸性铬酸离
6、子、酸性铬酸离子 (HCrO(HCrO4 4)以及铬酸离子以及铬酸离子(CrO(CrO4 42-2-)等形式存在,其中只有等形式存在,其中只有 HCrOHCrO4 4是光致活化的,它吸收是光致活化的,它吸收250nm250nm,350nm350nm和和440nm440nm附近的光而激发。附近的光而激发。10一、增感剂一、增感剂(1 1)重铬酸盐)重铬酸盐 亲水性高分子亲水性高分子现在学习的是第10页,共58页使用的高分子化合物必须是使用的高分子化合物必须是供氢体供氢体,否则不可能形成,否则不可能形成HCrOHCrO4 4。11一、增感剂一、增感剂(1 1)重铬酸盐)重铬酸盐 亲水性高分子亲水性
7、高分子现在学习的是第11页,共58页当当pHpH8 8时,时,HCrOHCrO4 4不存在,则体系不会发生光化学反应。利用这一特性不存在,则体系不会发生光化学反应。利用这一特性,在配制感光液时,在配制感光液时,加入氨水使之成碱性,可长期保存,不会反应。成膜时加入氨水使之成碱性,可长期保存,不会反应。成膜时,氨挥发而使体系变为酸性,光化学反应能正常进行,氨挥发而使体系变为酸性,光化学反应能正常进行。一、增感剂一、增感剂(1 1)重铬酸盐)重铬酸盐 亲水性高分子亲水性高分子现在学习的是第12页,共58页芳香族重氮化合物是有机化学中用来合成芳香族重氮化合物是有机化学中用来合成偶氮类染料偶氮类染料的重
8、要中间体,它们对光有敏感性这一特性早已为人们的重要中间体,它们对光有敏感性这一特性早已为人们所注意,并且有不少应用成果,如用作所注意,并且有不少应用成果,如用作复印感光材料复印感光材料等。等。芳香族重氮化合物与高分子配合组成的感光高分子芳香族重氮化合物与高分子配合组成的感光高分子,已在电子工业和印刷工业中广泛使用。,已在电子工业和印刷工业中广泛使用。一、增感剂一、增感剂(2 2)芳香族重氮化合物)芳香族重氮化合物 高分子高分子现在学习的是第13页,共58页芳香族重氮化合物在光照作用下芳香族重氮化合物在光照作用下发生光分解反应发生光分解反应,产物有产物有自由基和离子自由基和离子两种形式:两种形式
9、:一、增感剂一、增感剂(2 2)芳香族重氮化合物)芳香族重氮化合物 高分子高分子现在学习的是第14页,共58页已实用的已实用的芳香族重氮化合物芳香族重氮化合物:双重氮盐双重氮盐 +聚乙烯醇聚乙烯醇感光树脂:感光树脂:在光照射下其重氮盐分解成自由基。在光照射下其重氮盐分解成自由基。一、增感剂一、增感剂(2 2)芳香族重氮化合物)芳香族重氮化合物 高分子高分子现在学习的是第15页,共58页已实用的已实用的芳香族重氮化合物芳香族重氮化合物:双重氮盐双重氮盐 +聚乙烯醇聚乙烯醇感光树脂:感光树脂:分解出的自由基残基从聚乙烯醇上的羟基夺氢形成分解出的自由基残基从聚乙烯醇上的羟基夺氢形成聚乙烯醇自由基,聚
10、乙烯醇自由基,最后最后自由基偶合自由基偶合,在溶剂中形成,在溶剂中形成不溶的交联结构不溶的交联结构。一、增感剂一、增感剂(2 2)芳香族重氮化合物)芳香族重氮化合物 高分子高分子现在学习的是第16页,共58页17(2 2)芳香族重氮化合物)芳香族重氮化合物 高分子高分子现在学习的是第17页,共58页在有机化合物中,在有机化合物中,叠氮基是极具光学活性的叠氮基是极具光学活性的。即使是最简单的叠氮化合物。即使是最简单的叠氮化合物叠氮氢,其叠氮氢,其也能直接吸收光而分解为亚氮化合物和氮气。也能直接吸收光而分解为亚氮化合物和氮气。一、增感剂一、增感剂(3 3)芳香族叠氮化合物)芳香族叠氮化合物 +高分
11、子高分子现在学习的是第18页,共58页19同样,烷基叠氮化合物和芳基叠氮化合物都可直同样,烷基叠氮化合物和芳基叠氮化合物都可直接吸收光而分解为中间态的亚氮化合物与氮。接吸收光而分解为中间态的亚氮化合物与氮。一、高分子化合物和增感剂一、高分子化合物和增感剂(3 3)芳香族叠氮化合物)芳香族叠氮化合物 +高分子高分子现在学习的是第19页,共58页芳香族叠氮化合物品种繁多,通过与各种高分子组合,芳香族叠氮化合物品种繁多,通过与各种高分子组合,已经研制出一大批芳香族叠氮类感光高分子材料,按其已经研制出一大批芳香族叠氮类感光高分子材料,按其使用形式来看,可分成两大类:使用形式来看,可分成两大类:(3 3
12、)芳香族叠氮化合物)芳香族叠氮化合物 +高分子高分子2 2、重要的感光性高分子、重要的感光性高分子水溶性芳香族双叠氮类感光高分子水溶性芳香族双叠氮类感光高分子溶剂型芳香族双叠氮类感光高分子溶剂型芳香族双叠氮类感光高分子现在学习的是第20页,共58页(a a)水溶性芳香族双叠氮类感光高分子)水溶性芳香族双叠氮类感光高分子这是一类较早研究成功的叠氮类感光高分子。如这是一类较早研究成功的叠氮类感光高分子。如19301930年卡尔(年卡尔(KalleKalle)公司生产的)公司生产的4,4-4,4-二叠氮芪二叠氮芪-2,2-2,2-二磺酸钠和二磺酸钠和1 1,5-5-二叠氮萘二叠氮萘-3,7-3,7-
13、二磺酸钠就是这一类的典型例子。二磺酸钠就是这一类的典型例子。(3 3)芳香族叠氮化合物)芳香族叠氮化合物 十十 高分子高分子现在学习的是第21页,共58页它们可与它们可与水溶性高分子或亲水性高分子配合组成感光高分子,水溶性高分子或亲水性高分子配合组成感光高分子,常用的高分子有常用的高分子有聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、甲基纤维素聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、甲基纤维素。(a a)水溶性芳香族双叠氮类感光高分子)水溶性芳香族双叠氮类感光高分子现在学习的是第22页,共58页(b b)溶剂型芳香族双叠氮类感光高分子)溶剂型芳香族双叠氮类感光高分子以柯达公司推出的下列品种为代表。以柯达
14、公司推出的下列品种为代表。现在学习的是第23页,共58页将这些叠氮化合物与天然橡胶、合成橡胶或环化橡胶配合,即可将这些叠氮化合物与天然橡胶、合成橡胶或环化橡胶配合,即可得到性能优良的感光性高分子,其光固化反应主要是亚氮化合物得到性能优良的感光性高分子,其光固化反应主要是亚氮化合物向双键的加成。向双键的加成。(b b)溶剂型芳香族双叠氮类感光高分子)溶剂型芳香族双叠氮类感光高分子现在学习的是第24页,共58页亚氮化合物向双键加成只是其光固化的一种反应亚氮化合物向双键加成只是其光固化的一种反应,它还可发生向,它还可发生向C-HC-H键等的插入反应,键等的插入反应,因此,聚合物中双键并不是必需因此,
15、聚合物中双键并不是必需的,的,许多饱和高分子与叠氮化合物配合后,同样具有许多饱和高分子与叠氮化合物配合后,同样具有很高的感光度很高的感光度。一、增感剂一、增感剂2 2、重要的感光性高分子、重要的感光性高分子现在学习的是第25页,共58页从严格意义上讲,上一节介绍的感光材料并不是真正的从严格意义上讲,上一节介绍的感光材料并不是真正的感光性高分子,因为在这些材料中,高分子本身不具备感光性高分子,因为在这些材料中,高分子本身不具备光学活性,而是由小分子的感光化合物在光照下形成活光学活性,而是由小分子的感光化合物在光照下形成活性种,引起高分子化合物的交联。性种,引起高分子化合物的交联。2 2、重要的感
16、光性高分子、重要的感光性高分子二、具有感光基团的高分子二、具有感光基团的高分子现在学习的是第26页,共58页在本节中将介绍真正意义上的感光高分子,在这类高在本节中将介绍真正意义上的感光高分子,在这类高分子中,分子中,感光基团直接连接在高分于主链上,在光作用下激发成感光基团直接连接在高分于主链上,在光作用下激发成活性基团,从而进一步形成交联结构的聚合物活性基团,从而进一步形成交联结构的聚合物。2 2、重要的感光性高分子、重要的感光性高分子二、具有感光基团的高分子二、具有感光基团的高分子现在学习的是第27页,共58页(1 1)感光基团的种类)感光基团的种类在有机化学中,许多基团具有光学活性,其中以
17、在有机化学中,许多基团具有光学活性,其中以肉桂酰基肉桂酰基最为著名,此外,最为著名,此外,重氮基、叠氮基重氮基、叠氮基都可引入高分子主链中形成感光性高分子。都可引入高分子主链中形成感光性高分子。二、具有感光基团的高分子二、具有感光基团的高分子现在学习的是第28页,共58页基团名称基团名称结结 构构 式式吸收波长吸收波长 /nm/nm烯基烯基200200肉桂酰基肉桂酰基300300(1 1)感光基团的种类)感光基团的种类重要的感光基团重要的感光基团二、具有感光基团的高分子二、具有感光基团的高分子现在学习的是第29页,共58页肉桂叉乙酰基肉桂叉乙酰基300400300400苄叉苯乙酮基苄叉苯乙酮基
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- 感光 高分子材料
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